Polychlorierte Biphenyle (PCB)

Autor: Dr. Eike Roscher - Bayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit

Was sind das für Chemikalien?

PCB sind eine Gruppe von insgesamt 209 chemischen Verbindungen (sog. PCB-Kongenere) aus Biphenyl und Chlor.

Diese Verbindungen wurden industriell hergestellt und wegen technisch interessanter Eigenschaften vielfältig verwendet. (Hinweis: PCB darf nicht verwechselt werden mit PCP, der Abkürzung für Pentachlorphenol).

Einsatzgebiete

PCB sind schwer entflammbar, beständig und widerstandsfähig gegen Säuren und Laugen. Sie wurden deswegen z.B. als elektrische Isolatoren in Transformatoren und Kondensatoren, als Weichmacher in Kunststoffen, in Dichtungsmaterialien für Gebäudedehnungsfugen sowie in Hydraulikanlagen in erheblichem Umfang eingesetzt. 

Industrielle Herstellung

Seit Beginn der industriellen Herstellung etwa im Jahr 1929/30 bis zur Einstellung der Produktion im Jahr 1983 wurden weltweit etwa 1,5 Millionen Tonnen produziert. Das Gefährdungspotential der PCB wurde erst in den sechziger Jahren bekannt, als sie schon auf der ganzen Erde verbreitet waren und sich Hinweise mehrten, dass sie sich in der Nahrungskette stark anreichern. 

Verwendungsverbot

Im Jahr 1989 wurde die Verwendung von PCB in Deutschland mit wenigen Ausnahmen grundsätzlich verboten (frühere PCB-Verbotsverordnung, heute Gefahrstoffverordnung bzw. Chemikalien-Verbotsverordnung). Die Verwendung PCB-haltiger Kondensatoren ist seit dem Jahr 2000 grundsätzlich untersagt, bis spätestens zum 31.12.2010 mussten PCB und PCB-haltige Geräte bis auf geringfügige Ausnahmen beseitigt sein (ChemVerbotsV, Abschnitt 13 des Anhanges zu §1).

Verdächtige Produkte dürfen bis zum Beweis des Gegenteils (Nachweis eines Gehalts unterhalb bestimmter Grenzwerte) nicht in den Verkehr gebracht werden. Die ChemVerbotsV enthält auch zu diesem Komplex bestimmte Ausnahmeregelungen.

Aufnahme von PCB und ihre gesundheitlichen Wirkungen

Nahrung, Atmung

Der Mensch nimmt PCB mengenmäßig in erster Linie mit der Nahrung auf (60-90 %), zum geringeren Teil auch über die Atmung. 

Hauptaufnahmequellen

Hauptaufnahmequelle sind fettreiche tierische Nahrungsmittel, vor allem Fische wie z.B. Aal. Muttermilch ist auch viele Jahre nach dem Herstellungsverbot von PCB immer noch belastet. Allerdings ist ein deutlicher Abwärtstrend zu beobachten: so enthielten Proben aus dem Jahr 1997 im Vergleich zu 1980 nur noch ca. 30 % der Gehalte an PCB, d. h. die Belastung ist in diesem Zeitraum auf etwa ein Drittel zurückgegangen. Von 1997 bis 2005 sanken die Konzentrationen von ungefähr 0,5 mg/kg Milchfett auf ca. 0,3 mg/kg (siehe auch "Muttermilchuntersuchungen im Öffentlichen Gesundheitsdienst").

Haut

Die Aufnahme über die Haut spielt im privaten Umfeld eine geringere Rolle, kann jedoch im Arbeitsbereich wesentlich sein. 

Aufnahmemengen

Die tägliche Aufnahme über die Nahrung in Deutschland wurde Ende der 90er Jahre auf etwa 2-6 µg pro Tag bei Erwachsenen und ca. 0,3-3 µg pro Tag bei Kindern geschätzt.

Im Jahr 1968 kam es in Japan durch den Verzehr hochbelasteten Reisöls zu einer Massenvergiftung mit etwa 1.800 betroffenen Menschen. Ursache war ein Defekt eines PCB-haltigen Wärmetauschers in einer Reiszubereitungsanlage. Ein ähnlicher Unfall ereignete sich 1979 in Taiwan. Bei diesen Unfällen nahmen die Betroffenen über Monate hinweg ca. 700-1.800 mg  PCB pro Tag auf (= 700.000-1.800.000 µg). 

Verteilung und Ausscheidung

PCB werden vom menschlichen Organismus unterschiedlich schnell abgebaut und ausgeschieden, wobei die Geschwindigkeit tendenziell mit steigendem Chlorgehalt, möglicherweise auch mit steigendem Lebensalter abnimmt (schnellere Ausscheidung in jüngerem Alter). Sie werden zum überwiegenden Teil im Fettgewebe, in geringerem Umfang auch in Organen wie Gehirn, Leber oder Niere gespeichert. Da die Zufuhr höher ist als die Ausscheidung, steigt die PCB-Belastung im Körper mit zunehmendem Lebensalter. So liegen die Belastungen im Blut von Erwachsenen etwa zwei- bis achtmal höher als bei Kindern (das Blutfett steht im Austausch mit dem Körperfett). 

Gesundheitliche Auswirkungen

Bei den Massenvergiftungen in Japan und Taiwan traten verschiedene, teils schwere Gesundheitsschäden auf wie Chlorakne, Hautverdickung, verstärkte Pigmentierung, Atemwegserkrankungen, Veränderungen der Blutfette, Zeichen einer Immunschwäche, Fortpflanzungsstörungen, Leberfunktionsstörungen und Tumore der Leber. Für letztere konnte eine statistische Häufung weder gesichert noch ausgeschlossen werden. Inwieweit die polychlorierten Dibenzofurane, die als Verunreinigung in den PCB enthalten waren, für die Gesundheitsschäden (mit-)verantwortlich waren, ist nicht endgültig geklärt.

Die Kenntnisse zu gesundheitlichen Auswirkungen beim Menschen nach lang anhaltender, niedrigerer PCB-Belastung sind trotz umfangreicher Forschung immer noch vergleichsweise begrenzt.

Dies ist unter anderem darauf zurückzuführen, dass es bei Untersuchungen an Menschen meist schwierig ist, schwache und oft wenig spezifische Wirkungen bestimmten Stoffen oder Stoffgruppen zuzuordnen, da z.B. bei langjähriger Aufnahme über die Nahrung neben den PCB immer auch verschiedene weitere Stoffe in den Körper gelangen, die zum Teil ähnliche Wirkungen haben können (beispielsweise Dioxine und bestimmte chlorierte Pestizide, teilweise auch als POPs, "persistent organic pollutants", zusammengefasst).

Zumindest bestehen gewisse Hinweise, dass eine lang anhaltende erhöhte Belastung mit PCB, eventuell auch in Zusammenwirken mit anderen POPs, zu Schäden an Immunsystem, Schilddrüse und Haut führen sowie die Entwicklung von Kindern ungünstig beeinflussen kann. Eine krebserzeugende Wirkung zeigte sich in Tierversuchen (vor allem Leber- und Lungenkrebs) und inzwischen auch in Untersuchungen an Menschen (Melanome, evtl. auch Non-Hodgkin-Lymphome und Brustkrebs). Aufgrund dieser und weiterer unterstützender Daten hat die zur Weltgesundheitsorganisation gehörige International Agency for the Research on Cancer (IARC) PCB als krebserzeugend für den Menschen eingestuft (Gruppe 1).

Für einzelne Effekte wie etwa erhöhte Infektneigung finden sich Verdachtsmomente, dass schon Belastungen im Schwankungsbereich der Hintergrundbelastung eine gewisse Rolle spielen können. Für die meisten Wirkungen gilt jedoch, dass die Belastung mit PCB im Bereich der allgemeinen Hintergrundbelastung keinen Anlass zur Besorgnis einer konkreten Gesundheitsgefahr gibt. Gesundheitliche Störungen lassen sich in der Regel weder allgemein noch im Einzelfall konkret (mono-)kausal auf eine solche Belastung zurückführen.

Gesundheitliche Bewertung - Konzept der duldbaren täglichen Aufnahme

Gesundheitliche Bewertung

Internationale Gremien wie die Weltgesundheitsorganisation (WHO) und nationale Institute und Gremien wie das frühere Bundesgesundheitsamt haben seit den 80er Jahren gesundheitliche Bewertungen einer PCB-Aufnahme durch den Menschen erarbeitet. Dabei wurden zunächst die Gesamt-PCB betrachtet, während in den vergangenen Jahren vermehrt eine Differenzierung nach dioxinähnlichen und nicht-dioxinähnlichen PCB in den Mittelpunkt trat. Bei dioxinähnlichen oder coplanaren PCB liegen die Benzolringe wie bei Dioxinen in einer Ebene, woraus ein ähnliches Wirkungsspektrum resultiert. Sie sind in höherchlorierten technischen PCB-Gemischen in größeren Anteilen enthalten als in niederchlorierten. Wie für die Dioxine wurden toxische Äquivalenzfaktoren (TEF) abgeleitet, die ihre Wirksamkeit im Verhältnis zu dem "Seveso-Dioxin" 2,3,7,8-Tetrachlordibenzo-p-dioxin (TCDD) beschreiben; entsprechend wird die "Wirksumme" von dioxinähnlichen PCB und Dioxinen in Toxizitätsäquivalenten (TE oder TEQ) angegeben.

Duldbare tägliche Aufnahmemenge

Zunächst wurde eine duldbare tägliche Aufnahmemenge von 1 µg PCB pro kg Körpergewicht und Tag abgeleitet (ADI- oder TDI-Wert). Danach kann ein 70 kg schwerer Mensch langfristig unbedenklich 70 µg PCB täglich aufnehmen, ein z.B. 15 kg schweres Kind entsprechend 15 µg PCB täglich.

Die toxikologische Beurteilung der PCB, das Verfahren der ADI-Ableitung und der ADI-Wert selbst werden von internationalen und nationalen Fachgremien seit einiger Zeit auf einen Änderungsbedarf hin überprüft. Dabei werden Werte bis hinunter zu einem Bereich von 15-70 ng/kg Körpergewicht pro Tag diskutiert, was ca. 1-5 µg/Tag für einen Erwachsenen und ca. 0,2-0,7 µg/Tag für ein Kleinkind entspricht.

Ein Überschreiten der tolerablen Aufnahme stellt keine unmittelbare Gesundheitsgefahr dar, aber der vorsorgliche Schutzabstand zu schwerwiegenderen Gesundheitsgefährdungen wird vermindert. Da PCB in unserer Umwelt und als Belastung des Menschen stets unerwünscht sind und auch die derzeitige Hintergrundbelastung im Bereich der diskutierten Werte liegt, besteht weiterhin Anlass, Belastungen möglichst zu verringern.

PCB in der Innenraumluft

Obwohl auch hohe Raumluftbelastungen mit PCB, wie sie in den letzten Jahrzehnten z.B. in manchen Schulen festgestellt wurden, wesentlich weniger zur Belastung beitragen als der Nahrungspfad, fand das Thema doch teilweise erhebliche Resonanz in der Öffentlichkeit.

Mögliche PCB-Quellen

PCB können vor allem aus dauerelastischen Dichtungsmassen ausgasen und zu hohen Raumluftbelastungen führen, sich aber auch an andere Materialien im Raum anlagern, die dann sekundäre Quellen für die Luftbelastung darstellen. Eine mögliche Belastung von Kindern ist zu bedenken, wenn sie elastische Fugendichtungen herauspulen und unter Umständen in den Mund nehmen.

In Frage stehen vor allem Gebäude, die mit Betonfertigteilen und entsprechenden Fugendichtungen in den Jahren von etwa 1950 bis 1975 errichtet wurden. Solche Dichtungen enthielten in der Regel niederchlorierte Gemische mit geringen Anteilen dioxinähnlicher PCB, während in Farbanstrichen und Deckenplatten häufig höherchlorierte PCB eingesetzt wurden.

Sind PCB-haltige Materialien vorhanden, geben Raumluftmessungen Aufschluss über die Belastungssituation und über die Notwendigkeit von Minderungs- und Sanierungsmaßnahmen.

Raumluftuntersuchungen

Raumluftuntersuchungen auf PCB sollen entsprechend der PCB-Richtlinie nach der VDI-Richtlinie 4300 Blatt 2 von einem erfahrenen und für PCB-Raumluftmessung akkreditierten Labor durchgeführt werden. 

Untersuchungsgegenstand

Untersucht werden regelmäßig sechs PCB-Kongenere als Indikatoren. Aus ihrer Konzentration wird standardisiert der Gesamt-PCB-Gehalt mit einem Faktor von 5 berechnet.

Komponente	Kongener Nr.
2,4,4'-Trichlorbiphenyl	28
2,2',5,5'-Tetrachlorbiphenyl	52
2,2',4,5,5'-Pentachlorbiphenyl	101
2,2',3,4,4',5'-Hexachlorbiphenyl	138
2,2',4,4',5,5'-Hexachlorbiphenyl	153
2,2',3,4,4',5,5'-Heptachlorbiphenyl	180

Nach Empfehlung der Ad-hoc-AG aus Vertretern der Kommission Innenraumlufthygiene und der Arbeitsgemeinschaft der obersten Landesgesundheitsbehörden aus dem Jahr 2007 soll zur Bewertung dioxinähnlicher PCB in bestimmten Fällen auch das Kongener 118 (2,3',4,4',5-Pentachlorbiphenyl) gemessen werden (siehe unten "Bewertung von Raumluftuntersuchungen"). Dies wurde 2011 in Bayern auch in die technischen Regeln der Bauordnung übernommen (Anlage 6.1/1).

Beeinflussung der Messergebnisse

Es gilt zahlreiche Faktoren zu beachten, die das Messergebnis beeinflussen können. So sind z.B. Messwerte in den Sommermonaten oft deutlich höher als in den Wintermonaten, da die Ausgasung temperaturabhängig ist. Als Screening- und/oder Erstuntersuchung kann eine "worst-case"-Untersuchung vorgenommen werden (nicht gelüfteter Raum, höhere Raumtemperatur als üblich u.a.). Weitere Untersuchungen, die auch zur Ermittlung des Jahresmittelwertes angezeigt sind, sollen möglichst unter realistischen Nutzungsbedingungen erfolgen.

Bewertung von Raumluftuntersuchungen

Es gilt zwar als gesichert, dass bei Nutzern PCB-belasteter Gebäude nicht mit akuten Gesundheitsschäden zu rechnen ist, der Kenntnisstand über mögliche gesundheitliche Folgen einer langfristigen Aufnahme ist aber noch lückenhaft. Eine Verminderung der Exposition in PCB-belasteten Gebäuden ist daher grundsätzlich angezeigt und erfolgt im Sinn des vorbeugenden Gesundheitsschutzes.

Gesamt-PCB

Das ehemalige Bundesgesundheitsamt leitete auf der Basis des ADI-Wertes die Beurteilungswerte für Raumluft ab, die in der PCB-Richtlinie genannt sind. Als Ziel wurde festgelegt, dass eine Raumluftbelastung eine zusätzliche PCB-Aufnahme in Höhe von 10 % des ADI-Wertes nicht überschreiten sollte.

Man ging weiterhin von folgenden Randbedingungen aus: Ein Mensch atmet 20 m³ Luft am Tag ein und die PCB werden aus der Atemluft zu 100 % aufgenommen (konservative Annahme). So errechnet sich ein Wert von 300 ng PCB/m³ Raumluft.

Dies bedeutet, dass bei den genannten Modellannahmen eine Raumluftbelastung von 300 ng PCB/m³ Luft bei ganztägigem Aufenthalt in einem solchen Raum zu einer zehnprozentigen Ausschöpfung des ADI-Wertes führt. Als Interventionswert, der bei 24-stündigem Aufenthalt theoretisch eine PCB-Aufnahme in Höhe des ADI-Wertes zur Folge hat, nennt die Richtlinie eine Raumluftkonzentration von 3.000 ng PCB/m³ Luft (angegeben als Jahresmittelwert).
Bei kürzeren Aufenthaltszeiten ist der Wert entsprechend anzupassen (z.B. 9.000 ng/m³ bei 8 Stunden). Dieses Anpassungsverfahren wurde in Bayern 2012 aufgehoben (siehe "Mehr zum Thema", PCB-Richtlinie).

Dioxinähnliche PCB

Für diese Gruppe leitete die AG KIRL/AOLG im Jahr 2007 einen Gefahrenwert von 5 pg TE/m³ ab. Untersuchungen zu den Gesamt-PCB-Gehalten in der Raumluft und zu den Anteilen dioxinähnlicher PCB zeigen, dass dieser Wert eingehalten wird, wenn Fugendichtungen mit niederchlorierten PCB als Belastungsquelle vorliegen und die Gesamt-PCB den Gefahrenwert der PCB-Richtlinie von 3000 ng/m³ unterschreiten. Bei Anstrichen und Deckenplatten mit höheren Anteilen an dioxinähnlichen PCB werden 5 pg TE/m³ mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht erreicht, wenn die Konzentration an Gesamt-PCB unter 1000 ng/m³ bleibt. Außerdem wurde gezeigt, dass das PCB-Kongener 118 einen sinnvollen Marker für die Summe der dioxinähnlichen PCB darstellt und dass bei 10 ng PCB 118/m³ der Wert von 5 pg TE/m³ praktisch immer unterschritten wird. Auf der Basis dieser Daten entwickelte die AG KIRL/AOLG Empfehlungen für Messungen und Bewertung, die im nächsten Abschnitt beschrieben werden.

Konkretisierung der PCB-Richtlinie

Zur Konkretisierung der PCB-Richtlinie werden im Anhang der Richtlinie ergänzende Hinweise und Handlungsempfehlungen aufgeführt. Wertvolle Hinweise geben in diesem Zusammenhang z.B. auch der "Leitfaden für die Innenraumlufthygiene in Schulgebäuden", herausgegeben von der Kommission Innenraumlufthygiene des Umweltbundesamtes, und die Empfehlungen des ehemaligen Bayerischen Staatsministeriums für Gesundheit, Ernährung und Verbraucherschutz (Auszug).

Unter Berücksichtigung der dioxinähnlichen PCB empfiehlt die Ad-hoc-AG in ihrer Stellungnahme von 2007 folgende Ergänzungen:
Wenn Fugenmassen mit niederchlorierten PCB vorliegen, werden die Gesamt-PCB auf der Basis der sechs Indikator-Kongenere wie bisher für die Bewertung herangezogen. Bei Überschreiten von 3000 ng/m³ sind umgehend expositionsmindernde Maßnahmen zu prüfen (siehe auch unten). Fand die Messung unter ungünstigen Bedingungen statt, sollen zum Abschätzen der Langzeitbelastung und als Grundlage für das Veranlassen weiterer Maßnahmen Kontrollmessungen unter normalen Nutzungsbedingungen mit angemessener Lüftung durchgeführt werden.
Falls Deckenplatten oder Anstriche mit höherchlorierten PCB vorhanden sind oder wenn keine genaueren Kenntnisse zum Chlorierungsgrad vorliegen, werden zunächst wieder die Gesamt-PCB betrachtet. Liegen sie über 1000 ng/m³, wird zusätzlich die PCB-118-Konzentration herangezogen, die den Orientierungswert von 10 ng/m³ einhalten sollte. Bei einem Überschreiten dieses Wertes sind expositionsmindernde Maßnahmen und Kontrollmessungen wie oben beschrieben durchzuführen.

Arbeitsplatz-Werte

Arbeitsplatzwerte können aus unterschiedlichen Gründen nicht direkt zur Beurteilung von Belastungen im Alltag dienen. Die früheren Grenzwerte der Technischen Regeln für Gefahrstoffe 900 (TRGS 900) und die MAK-Werte im Bereich von 0,5-1,1 mg/m³ wurden ausgesetzt und 2013 ein MAK-Wert für nicht-dioxinähnliche chlorierte Biphenyle von 0,003 mg/m³ festgelegt. Er berücksichtigt auch dioxinähnliche PCB.

In der TRGS 905 sind die PCB u.a. in die Kategorie K2 eingestuft (Stoffe, die wegen möglicher krebserzeugender Wirkung beim Menschen Anlass zur Besorgnis geben).

PCB spielen am Arbeitsplatz heute kaum noch eine Rolle, da es sich grundsätzlich um verbotene Arbeitsstoffe handelt.

Maßnahmen in PCB-belasteten Gebäuden

Eine Verminderung der PCB-Belastung der Luft ist vor allem möglich durch Beseitigen primärer und sekundärer PCB-Quellen, durch geeignete Oberflächenbehandlungen, regelmäßiges intensives Stoß- und Querlüften sowie gründliches und regelmäßiges Feuchtreinigen zur Staubbeseitigung in den Räumen.

Erfahrungsgemäß ist so eine deutliche Verminderung der Raumluftbelastung zu erreichen. Genügen diese Maßnahmen nicht, kann über eine eingeschränkte Nutzung bzw. verringerte Aufenthaltszeit eine weitere Expositionsminderung erreicht werden. Die Maßnahmen sind hinsichtlich der Wirksamkeit zu kontrollieren und ggf. zu optimieren.

Auf geeignete Sanierungsverfahren kann an dieser Stelle nicht eingegangen werden. Jedenfalls sollten eventuelle Sanierungsmaßnahmen mit großer Sorgfalt geplant und durchgeführt werden. Zielwert ist eine Konzentration unter 300 ng PCB/m³ Luft. Er wird allerdings, wie zahlreiche Erfahrungen lehren, meist nicht schon unmittelbar zum Abschluss der baulichen Sanierungsmaßnahmen erreicht. Gründliches Lüften und Feuchtreinigung sind in der Regel noch fortzusetzen.

PCB-Bestimmung im Blut

Diese Untersuchung, auch als Humanbiomonitoring bezeichnet, kann in der Regel keine konkrete Antwort auf die Frage nach einer bestimmten PCB-Belastungsquelle geben.

Der Messwert, der die Gesamtbelastung widerspiegelt, kann beurteilt werden im Vergleich zu Erfahrungswerten aus anderen Fällen oder zur unvermeidlichen Hintergrundbelastung in der entsprechenden Altersgruppe in Deutschland (z.B. Referenzwerte der Kommission Human-Biomonitoring des Umweltbundesamtes). Dabei handelt es sich in erster Linie um eine epidemiologisch-statistische, nicht um eine gesundheitliche Bewertung. Für empfindliche Personengruppen wie Kinder und Frauen im gebärfähigem Alter wurden auch Werte zum Abschätzen einer gesundheitlichen Gefährdung abgeleitet (HBM-Wert I/II: 3,5/7 µg PCB_gesamt/l Serum).

Blutuntersuchungen auf PCB werden zur Klärung der Frage, ob belastete Raumluft konkret zu einer relevanten zusätzlichen Belastung führt, derzeit für die Routine grundsätzlich nicht empfohlen. Gründe dafür sind insbesondere folgende:

• analytische Schwierigkeiten bei der Bestimmung in Höhe umweltrelevanter Belastungen (Nachweisgrenze)
• in der Regel kein Hinweis auf die Belastungsquelle(n),
• in bisherigen Untersuchungen in der Regel keine gesundheitlich relevanten Zusatzbelastungen bei erhöhten Luftkonzentrationen in Schulen oder Büros.

Das schließt nicht aus, dass in Einzelfällen bei besonderer Expositionssituation PCB-Blutuntersuchungen vorgenommen werden können. Diese Ultraspurenanalytik sollte dann aber nur von erfahrenen Labors durchgeführt werden, die erfolgreich an Ringversuchen zur PCB-Analytik teilnehmen.

Näheres zur Bewertung von Humanbiomonitoring-Untersuchungen und zur Qualitätssicherung hat die Kommission Human-Biomonitoring des Umweltbundesamtes veröffentlicht.